连续管钻井电液定向器工具面角度调整分析

针对连续管钻井(CTD)过程中无法实时摆正工具面的问题,在设计CTD电液定向工具(EHO)的基础之上,分析了该工具实时调整工具面的方法。以连续管钻水平多目标井为例,在建立大地坐标系与EHO局部坐标系的空间位置变换关系基础上,根据工具面角度调整特点及电液定向工具的结构参数,得到了适合EHO控制工具面角度的调整方法,即控制活塞的往复轴向移动,使工具面角度能够在-180°~+180°范围内精确调整,并得出工具面角度变化与活塞位移的关系。现场试验结果表明,在该调整方法的指导下,新型EHO满足实时精确双向摆正工具面的要求,解决了传统定向工具定向效率低下的问题。研究结果有助于国内连续管钻井技术的发展。     

连续管钻井电液定向器结构设计

由于连续管在井眼中不旋转,井下定向困难,严重影响连续管钻井技术的应用与推广。为此,设计了一种适用于小井眼钻井的连续管钻井电液定向器。该定向器通过控制地面泵钻井液压力及排量的大小来改变锁紧套的位置,从而实现定向器在定向模式与锁紧模式之间的转换。对锁紧套进行了轴向受力分析,建立了锁紧套下移及复位时的受力模型;运用标准κ-ε模型对钻井液流经锁紧套所形成的前后环形端面压力差进行了数值模拟。模拟结果表明,该电液定向器定向过程中的最佳排量为9.75~10.90 L/s,锁紧过程中所需最佳排量为6.00~8.25 L/s。相比于液压定向器,电液定向器可连续旋转、双向定向,并能够消除定向段的"鱼尾"现象,有利于水平段的延伸;相比于电驱动定向器,电液定向器可利用压差锁紧工具面,实现工具面的精确摆放。研究结果可以为国内连续管钻井高端定向器的研究设计提供参考依据。     

连续管钻井电液双螺旋传动定向器的设计

针对目前连续管钻井液压定向器定向耗时、精度较低,电驱动和电液驱动定向器结构复杂等问题,设计了一种连续管钻井电液双螺旋传动定向器,针对该定向器双螺旋传动机构的性能及工具面角度调整等方面进行了分析。分析结果表明:所设计的定向器以双螺旋传动的方式传递精度与扭矩,可在0°~360°范围内逆时针单方向调整工具面,每次调整后液压缸活塞和传动机构复位,准备下一次调整;两级螺旋副螺旋方向相同且外螺旋副导程大于内螺旋副导程的双螺旋传动更适合作为该定向器的传动方式;推导出了任意时刻工具面调整角度与液压缸活塞位移之间的函数关系。所得结论为定向器电液控制程序的建立奠定了理论基础,可为国内高端定向器的研制提供一定的借鉴。     

新型连续管钻井用电液定向装置的研制

由于受到下入方式的限制,连续管无法在井眼内旋转,造成定向困难,严重影响了连续管钻井技术的应用与推广,为此,设计了一种连续管钻井用电液定向器。通过电子控制-液压驱动-机械传动的方式对底部钻具组合工具面进行调整,实现连续管定向操作。通过机械传动系统受力分析,得到摩擦系数与接触倾角对机械效率和输出扭矩的影响;建立了液压驱动系统的动态特性模型,仿真了整个液压驱动过程,得到各个阶段中活塞位移和活塞受力的变化情况,以及传动接触面冲击力与活塞运动速度的关系。研究结果为定向器机械传动系统和液压驱动系统的优化设计提供了理论依据。     

连续管钻井液压定向器的研制

连续管钻井定向器是连续管钻井必不可少的一种工具,但现有液压棘轮式定向器存在单次转向角度大,转向精度低且单次转向角度不可调等缺陷。为此,设计了连续管钻井液压定向器。该定向器通过控制地面泵的排量和压力来完成转位和复位动作,实现对井下工具面角的调整;同时可以在入井前改变转角控制机构的长度,来控制单次转位角度。对该定向器的工作排量及输出扭矩进行了计算,确定其工作参数为:转角可调范围5°～30°,工作排量8.02～12.74 L/s,最大扭矩89.46～125.37 N·m。通过对关键部件进行强度校核,验证了工具结构设计的合理性。地面测试结果表明,该液压定向器能够根据排量的变化来控制转位动作,从而达到调整工具面角的目的。     

连续管钻井定向器技术现状与发展建议

连续管钻井定向器是连续管钻井的核心工具,它通过调整马达工具面来控制井眼方向,决定了连续管钻井过程中轨迹控制的技术水平,但是目前国内还处于产品空白阶段。为此,重点介绍了国外Schlumberger、Weatherford、Baker Hughes和Sperry-Sun等公司的液压定向器、电驱动定向器和电液驱动定向器的工作原理及技术特点,阐述了国内连续管定向器的研究现状及国外连续管定向器的最新发展动态。最后针对国内连续管钻井定向器研究存在的问题及技术难点提出了具体发展建议:1加快电液和电控等高端定向工具的研究速度;2加强对定向器锁紧装置的研究;3形成高端定向器从操作、定向到锁紧的一整套理论,以此对定向器进行精确、合理的设计指导。     

连续管钻井振动减阻工具设计与分析

连续管钻井振动减阻工具对连续管钻井技术的发展和应用具有重要意义。国外已有较为成熟的减阻工具,而国内的减阻工具研发工作尚处于起步阶段。鉴于此,设计了一种用于73.0 mm连续管的减阻工具,对其关键参数频率和振幅进行了计算分析,并用ANSYS有限元分析软件完成了工具的强度校核,同时通过对工具进行模态分析,得到各阶固有频率和振型。其动态性能分析结果表明:工具能够满足强度和功能要求,无发生破坏结构的危险,工具结构安全可靠。研究内容可以为我国连续管钻井技术和减阻工具的发展提供支持。     

连续管钻井减阻技术发展

连续管钻井技术在油气开发领域的应用越来越广泛,尤其在水平井、大位移井、多分支井、老井加深和侧钻等技术领域更具有其独特的优势。连续管因其刚度小、不旋转等原因,导致摩擦阻力大,压力传递困难、易屈曲,严重限制了连续管的应用。针对连续管钻井减阻技术,阐述了振荡减阻器、润滑剂和牵引器减阻原理。介绍了几种先进减阻工具的结构、原理和应用情况。提出了我国连续管减阻技术的研究方向。     

连续管钻井震击工具的设计及研究

在连续管钻井过程中,由于连续管自身的特性,其加压后易出现摩擦自锁,进而导致轴向力传递效率低下、在水平段延伸困难等问题。为此设计了一种连续管震击工具,该工具通过提升泵入排量来启动工具,同时产生轴向震击和周向旋转,一定程度上解决了连续管钻井过程中的加压和托压问题,并且能提高机械钻速,延长钻头寿命。对工具关键部件冲击砧和圆柱销进行了有限元分析,结果表明其强度设计合理。针对工具的工作机理、震击频率和密封强度进行了地面试验,工具在工作频率达17～25 Hz、工作转速为3～11 r/min时,经长时间反复震击,没有出现泄漏,可正常工作,证明其设计合理、技术性能可靠。研究结果为国内连续管震击工具的研制提供了技术支持。     

连续管钻定向井工具面角调整方法研究

为了解决连续管钻井定向过程中存在的工具面角调整偏差问题,提出了两段式定向施工设计方法.以斜面扭方位计算模式为理论基础,根据工具面角的调整特点,建立了双圆弧定向轨道设计模型,利用数值迭代法对其轨道约束方程组进行求解,从而得到符合定向设计要求的井眼轨道方案.实例计算结果表明,工具面角调整符合定向调整特点,设计的井眼轨道光滑,满足各项井眼约束条件.研究结果表明,两段式定向施工方法理论设计切实可行,符合定向要求,解决了连续管定向偏差问题,具有现场实际应用价值.      

连续油管钻井技术

连续油管钻井 (CoiledTubingDrilling ,简称CTD) ,是国外九十年代发展起来的一项新技术 ,目前 ,国内油田尚无广泛应用。本文较系统地论述了这一新技术所采用的设备和中外油田的应用情况 ,分析总结了CTD的工艺特点及发展趋势 ,并对其在稠油开发 ,老井重入等方面的应用进行了阐述。     

连续油管随钻地震测量技术

油气的有效勘探主要依赖于司钻精确选定井位的能力，但这对于小目的层、长分支井和水平井段特别困难。常规的电缆垂直地震剖面法能对此提供有价值的帮助，但此类作业要求从井中超出钻杆柱或通过钻柱泵送检波器，而这两种方法都会增加施工时间。在长的裸眼井段进行电缆作业可能会出现卡钻和潜在的打捞作业等形式的风险，这会妨碍进行先行的垂直地震剖面（ＶＳＰ）测量。理想的情况是在钻井过程分几步获取ＶＳＰ数据，确保采取正确措施，以帮助精确确定钻头方位，但从钻井时间的成本考虑通常会阻碍这种选择。成熟油藏和压力递减油藏的经济勘探技术的新发展，为连续油管钻井的更广泛应用提供了条件。地震仪与连续油管钻柱的组合能为降低钻井成本、优化井位提供理想的配置。本文讨论适用于钻头地质导向的方法和将地震仪引入销柱所带来的附加经济效益，并介绍了连续油管钻井中ＳＭＷＤ测量仪的开发。     

连续油管打捞连续油管关键工具研究与应用

针对用常规管柱打捞连续油管作业效率低、风险和施工强度高等问题,在调研连续油管作业技术现状的基础上,提出了连续油管打捞连续油管的思路,针对现场技术需求研发了专用打捞工具。通过模块化结构设计,在专用打捞工具中集成了鱼顶旋转引入、鱼顶检测、鱼顶抓获及剪切等功能机构,使其能够适应连续油管打捞连续油管的工况。模拟计算和室内试验证明,专用打捞工具的性能达到了设计要求。该专用打捞工具在塔里木油田X–1井?88.9 mm生产管柱内进行了13次打捞连续油管的作业,累计捞获井内严重遇卡的?38.1 mm连续油管2 851.87 m,捞获率100%,作业效率是常规管柱打捞作业的4倍,验证了专用打捞工具性能的稳定性。研究结果表明,连续油管专用打捞工具能够满足打捞连续油管的要求,可提高打捞连续油管的成功率和作业效率。